典型自动脱螺纹注射模设计
2009-09-01
塑料制件中，很多工业产品及民用产品均存在内外螺纹的设计，解决塑件螺纹脱模问题是此类模具设计的关键。一般来讲，处理塑件螺纹问题有2类方法：一类是在塑件及树脂允许的情况下，采用强行脱出的方法；一类是螺纹较深、树脂强度高、螺纹精度要求高的塑件，必须采用旋转脱出的方法。在旋转脱螺纹结构中又分为手动脱出和自动脱出2种，手动脱螺纹生产效率低，但模具结构简单，适应小批量生产；自动脱螺纹效率高，质量稳定，适应大批量生产。在自动旋转脱螺纹模具结构中，必须解决结构设计的可靠性、稳定性及实用性等问题。下面所述的链条传动自动脱螺纹模具结构，经长期使用，模具结构稳定、可靠，生产效率高，产品达到实用要求。现将此模具结构介绍如下。
2、塑件分析
图1所示产品为润滑油壶瓶盖，材料为PP，产品特点是采用矩形螺纹，有防伪圈和止转槽设计，产品外观要求较高，且需求量大。另外，瓶盖是由自动灌装线机器旋盖，所以对产品尺寸及螺纹精度要求较高，强行脱螺纹模具结构无法达到产品使用要求，必须采用自动旋转脱螺纹模具结构。 
3、模具结构及工作过程
根据塑件分析及用户生产要求，模具设计为1模8腔，采用热流道针阀式点浇口进料，用减速电机通过链条传动完成自动脱螺纹，模具结构如图2所示。
图2模具结构
1.小链轮2.链条3.电机4.电机支架5.限位螺钉6.弹簧7.顶杆8.水孔9.钢管10.密封圈11.冷却型芯12.动模板13.垫板14.垫块15.大链轮16.止推轴承17.垫板18.一次推板19.止转圈20.螺纹型芯21.型腔板22.垫板23.垫块24.定模板25.定位圈26.主流道27.分流板28.隔热垫29.热喷嘴30.斜导柱31.哈夫块32.定位圈33.二次推板34.销钉35.螺钉36.张紧轮3.1模具工作过程
模具首先从Ⅰ—Ⅰ面分型，同时靠斜导柱拉开哈夫块，完成塑件防伪圈外凹部分的脱出，并使塑件留在动模部分。然后电机开始转动，通过链轮、链条带动螺纹型芯转动，与此同时，Ⅱ—Ⅱ分型面依靠弹簧弹力开始分型，并依靠止转圈起防止塑件与螺纹型芯共同旋转的作用。当螺纹完全脱出后，注射机顶出机构运动，通过顶杆顶动二次推板，使模具从Ⅲ—Ⅲ面分型，完成塑件防伪圈内凹部分的脱模，使塑件从模具中脱出，完成一个生产周期。
需要注意的是，Ⅱ—Ⅱ面分型时弹簧的压力应适中，压力过大易造成螺纹最后一扣破坏，压力过小则分型面不易打开，可以通过提高运动件的制造精度，调整弹簧压缩量来进行调节。
3.2浇注系统设计
由于塑件生产量较大，且质量要求高，设计时采用了热流道针阀式点浇口浇注系统。因热流道是借助于加热、绝热和温控手段将熔融塑料输送至模具型腔内，所以流道内部压力损耗小，熔体流动性好，密度均匀，塑件内应力降低，变形程度大为减弱，尺寸稳定性则显著提高。另外，热流道无流道废料，大大降低了生产成本，针阀式喷嘴自动切断浇口，提高了生产效率。综上所述，对于大批量生产的塑料制品，热流道的选用是非常合理的选择。
3.3模具的冷却
为提高生产效率，防止塑件变形，并防止模具零件因热胀原因引起的咬死现象，模具的冷却系统必须充分可靠。因螺纹型芯经常处于旋转状态，无法直接冷却，所以模具设计时在螺纹型芯中心部分增加冷却型芯，通过铜管将冷却水引入型芯，形成环流，较好地完成了螺纹型芯的冷却。定模型腔的冷却，采用8处直通水路，外部用软管连接形成循环，进行定模冷却。
3.4模具材料选择
由于瓶盖模具生产量大，脱模需旋转运动，模具对抛光没有特殊要求，所以模具材料应选用高耐磨性、淬透性材料。据此，模具设计时对于关键零件选用了ASSAB公司的CALMAX635材料，热处理硬度56～60HRC，通过使用，效果较为满意。
4、模具传动部分设计
因链条传动运动中没有滑动，传动尺寸比较紧凑，不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小，效率较高，比较适合模具中传动的要求，而且市场上链条、链轮、电机采购方便，不需要专门加工，所以在传动设计中采用了链条传动。
4.1模具型腔中心距及链轮参数的确定
考虑模具型腔尺寸及结构设计尺寸的综合因素，型腔之间的中心距应在150mm之间较为合理。通过对链轮的校核，设计时采用了链节距p=15.875，齿数z1=23的链轮，链轮的节圆直径D为：D=P/sin(180°/23)=15.875/sin(180°/23)≈117mm，可以满足模具设计中心距150mm的要求。
为增加链轮的啮合齿数，使传动更加平稳，设计时增加了两处张紧轮36，使用效果良好。
4.2电机转速及轴承的选择
因塑件旋转5圈即可将螺纹脱出，为保证模具的正常使用寿命，螺纹型芯的转速不宜太快，所以设计时按每5s完成一次旋转脱模计算，大链轮的转速应在60r/min。链轮的传动比为：i=n1/n2=z2/z1，如设定传动比i≈0.5，则小链轮z2≈11，n2≈120r/min，所以选用减速电机的转速应在120r/min左右。
由于此模具使用的轴承既要起到定心的作用，又要承受注射压力对螺纹型芯的轴向推动作用力，所以轴承选用时必须同时承受径向载荷和轴向载荷，因向心推力滚子轴承可以同时满足上述条件，故设计时选用了此类轴承。
5、结束语
在众多脱螺纹模具结构中，通过比较，此种设计结构紧凑，运转平稳，传动、冷却等方面都达到较好的设计效果，是一种值得推广的、较好的典型自动脱螺纹模具结构。
3、模具结构及工作过程